1.Идея и цель предварительного напряжения ЖБК; преимущества преднапряженных конструкций по сравнению с обычными ЖБК; особенности преднапряжения.

Применение предварительного на­пряжения стало одним из основных направлений совер­шенствования железобетонных конструкций. Оно позво­ляет:

- существенно уменьшить расход стали за счет ис­пользования арматуры высокой прочности;

- повысить трещиностойкость конструкций; увели­чить жесткость, уменьшить прогибы;

- повысить выносливость конструкций, работающих под воздействием многократно повторяющихся нагру­зок (от кранов, автотранспорта и т.п.);

- увеличить срок службы конструкций при эксплуа­тации в агрессивных средах;

- уменьшить расход бетона и снизить массу конст­рукций;

Способы создания предварительного напряжения

Существуют две принципиальные схемы создания предварительного напряжения в железобетонных конст­рукциях.

 Натяжение на упоры применяют в конструкциях малых и средних пролетов, изготовляемых в заводских условиях. Арматуру укладывают в форму до бетониро­вания и после натяжения до заданного значения напря­жения закрепляют на упорах (рис. 3.1,а). Затем эле­мент бетонируют. Когда бетон достигает необходимой передаточной прочности

 Натяжение на бетон применяют главным образом для большепролетных конструкций (ферм, мостов и т.п.). В этом случае изготовляют бетонный или малоармиро­ванный элемент, в котором устраивают каналы или пазы для размещения напрягаемой арматуры (рис. 3.1,в). Каналы имеют размеры на 5...15 мм больше диаметра арматуры и создаются путем укладки гофрированных стальных тонкостенных трубок, оставляемых в теле кон­струкции, или с помощью каналообразователей, извлекаемых из свежеуложенного бетона. Затем арматуру натягивают до заданного напряжения (рис. 3.1, г) и за­крепляют на торцах конструкции. В процессе натяжения арматуры происходит обжатие бетона. После этого ка­нал

заполняют цементным или цементно-песчаным рас­твором под давлением (инъецируют)

Натяжение арматуры на упоры производится меха­ническим, электротермическим и электротермомехани-ческим способами, а на бетон, как правило, механиче­ским способом.

Для натяжения механическим способом применяют гидравлические и винтовые домкраты.

Сущность электротермического способа натяжения арматуры заключается в том, что стержневую или прово­лочную арматуру, снабженную по концам ограничителя­ми, установленными на определенном расстоянии друг от друга, разогревают током до 300...350 °С, в результате чего она удлиняется.  Электротермомеханический способ натяжения пред­ставляет сочетание электротермического и механическо­го способов.

3. Состав, порядок получения исходной информации для разработки рабочей документации проекта.

После заключения договора с проектной организацией заказчиком или застройщиком формируется «Задание на проектирование», в котором указываются: наименование и местоположение объекта; основание для проектирования; заказчик строительства; проектная организация – генеральный проектировщик; вид строительства; стадийность проектирования; особые условия строительства, такие как стесненность участка, слабые грунты, наличие инженерных сетей, требующих переноса и т.п.; основные требования к архитектурно-планировочным решениям (количество этажей, высота этажа, наличие и назначение технического этажа и подвала и т.п.)  и  отделке здания; рекомендуемые типы квартир и их соотношение; основные требования к конструктивным решениям и материалам несущих конструкций; основные требования к инженерному и технологическому оборудованию; условия производства строительно-монтажных работ; сроки начала и окончания строительства; требования к благоустройству площадки и малым архитектурным формам; требования о необходимости выполнения демонстрационных материалов, их состав и форма.

Градостроительный план земельного участка готовится Управлением архитектуры и градостроительства города Казани.

4/ Жизненный  цикл инвестиционно-строительного  проекта

Инвестиционно-строительный проект (ИСП) — это система сформулированных целей, создаваемых для реализации физических объектов (недвижимости), технологических процессов, технологической и организационной документации для них, материальных, финансовых, трудовых и иных ресурсов, а также управленческих решений и мероприятий по их выполнению

Промежуток времени между моментом появления проекта и моментом его ликвидации называется жизненным циклом проекта (проектным циклом).

Состояния, через которые проходит проект, называют фазами (этапами, стадиями). В свою очередь, каждая выделенная фаза (этап) может делиться на фазы следующего уровня (подфазы, подэтапы) и т.д.

5/Сущность железобетона. Основные свойства бетона и арматуры.

Железобетон – строительный композиционный материал, предст.собой залитую бетоном стальную арматуру.

Сущность – совместная работа бетона и арматуры – обеспечивается:

1)   Наличием сил сцепления между бетоном и арматурой

2)   Близкими по значению коэффициент.температурного линейного расширения, поэтому при колебаниях темпер-р арматура не скользит в бетоне

3)   плотностью бетона, защищающего арматуру от коррозии

Бетон имеет малую прочность на растяжение и большую – на сжатие. Поэтому в растянутую зону бетонной балки вводят арматуру, которая хорошо работает на растяжение.

Плюсы жбк: долговечность, невысокая цена (в сравнении со стальн.констр), пожаростойкость, химическая стойк-ть, технологичность

Минусы: большая масса конструкций.

Деформирование бетонной балки  под нагрузкой:

         а – бетонная балка; б – балка с армированием; 1 – нейтральная ось;

2 – трещина; 3 – сжатая зона сечения балки; 4 – растянутая зона; 5 - арматура

Бетон. Бетон образуется в процессе твердения бетонной смеси. Бетонную смесь составляют: вяжущее (как правило – цемент), вода и инертные заполнители (песок, щебень или гравий или искусственные заполнители). Виды бетона:-тяжелый бетон, -легкий бетон, -мелкозернистый бетон.

Прочность бетона на сжатие Rb получают путем испытания бетонных призм 150×150×600. Прочность на растяжение Rbt примерно в 10-15 раз меньше прочности на сжатие.

Классы и марки бетона:

Класс бетона по прочности на сжатие

В (МПа) – временное сопротивление сжатию бетонных кубов (В10…В60 ( с градацией 5 МПа))

Класс бетона по прочности на растяжение                                                                                                                             

Вt    (МПа) – Вt 0,8… Вt3,2 с шагом 0,4

Марка бетона по морозостойкости

Это число циклов попеременного замораживания и оттаивания бетона.

Марка бетона по водонепроницаемости:

W2…..W12  - это предельное давление воды, при котором ещё не наблюдается просачивание воды через испытуемый элемент.

 Свойства: -усадка бетона - свойство бетона уменьшаться в объеме при твердении в обычной воздушной среде.

 Причины:-уменьшение объема цементного камня при твердении, - потеря избыточной воды при испарении, в результате чего образуются поры.

-ползучесть – свойство бетона, характеризующее нарастанием во времени неупругих деформаций при длительном действии постоянных напряжений (возникает из-за наличия и развития структурных и силовых трещин);

 Арматура бывает рабочая (подбирается в процессе расчета) и конструктивная (служит для равномерного распер-я напряжений м-у стержнями рабочей армат). По технологии изготовления  различают  арматуру стержневую,  проволочную или в виде канатов. Арматура, как стержневая, так и проволочная,  может быть гладкой или периодического профиля. Периодический профиль придается  арматуре для ее  лучшего сцепления с бетоном.

Свойства:

1)пластичность – характеризуется относительным удлинением при разрыве

2)свариваемость

3)хладоломкость – склонность к хрупкому разрушению при отрицательных температурах

4)ползучесть – рост деформаций под нагрузкой во времени с повышением напряжений и ростом температуры.

5)прочность

6)деформативность.

Диаграмма деформирования

2. Значение структуры работ, организационной структуры, матрицы ответственности  при планировании реализации проекта.

Определение уровней планирования является предметом планирования и проводится для каждого конкретного проекта с учетом его специфики, масштабов, географии, сроков и тд. В ходе этого процесса определяется вид и число уровней планирования, соответствующих выделенным пакетам работ по проекту, их содержательные и временные взаимосвязи.

Структура разбиения работ (СРР) – иерархическая структура последовательной декомпозиции проекта на подпроекты, пакеты работ различного уровня, пакеты детальных работ. СРР является базовым средством для создания системы управления проектом, тк позволяет решать проблемы организации работ, распределения ответственности, оценки стоимости, создания системы отчетности, эффективно поддерживать процедуры сбора информации о выполнении работ и отображать результаты в информационной управленческой системе для обобщения графиков работ, стоимости, ресурсов и дат завершения. СРР позволяет согласовать план проекта с потребностями заказчика, представленными в виде спецификаций или описаний работ. СРР должна бать понятна и собирать проект в целом из отдельных работ, обеспечивать управляемость при его реализации и распределение ответственности по каждой работе.

СРР служит основой для понимания членами команды состава и зависимостей работ по проекту. Однако весь проект и любая его часть может быть выполнена только в процессе согласованной, скоординированной деятельности участников проекта. Структурная схема организации (ссо) и матрица ответственности являются двумя инструментами, призванными помогать проект-менеджеру в создании команды, отвечающей целям и задачам проекта. ССО является описанием организационной структуры, необходимой для выполнения работ, определенных в структуре работ. Целью ссо является определение состава и распределение обязанностей исполнителей для работ, входящих в СРР. Состав и порядок реализации работ во многом определяют форму организационной структуры, создаваемой для достижения целей проекта. Матрица ответственности обеспечивает описание и согласование структуры ответственности за выполнение пакетов работ. Она представляет собой форму описания распределения ответственности за реализацию работ по проекту, с указанием роли каждого из подразделений в их выполнении. Матрица содержит список пакетов работ по одной оси, список подразделений и исполнителей, принимающих участие в выполнении работ, - по другой. Элементами матрицы явл-ся коды видов деятельности (из заранее определенного списка) и(или) стоимость работ.

Количество видов ответственности может быть различным в зависимости от специфики проекта и его организации, но в любом случае рекомендуется ограничиться небольшим набором легких для описания и понимания видов участия в выполнении работ. Например, наиболее важную роль в выполнении любой детальной работы играет непосредственно ответственный за ее выполнение, но в матрице должны быть отображены и те люди или организации, которые обеспечивают поддержку работ непосредственного исполнителя, а также те, кто будет осуществлять оценку и приемку работ.

В табл. показан пример матрицы ответственности. Роли в примере указывают вид участия подразделения в работе: О - ответственный исполнитель, И – исполнитель, П – приемка работ, К — консультации.

Матрица может также отображать виды ответственности конкретных руководителей за те или иные работы., отображены роли людей, не задействованных непосредственно в проекте, но которые могут оказывать поддержку в работе команды.

Тщательно подготовленная и продуманная матрица является тем инструментом, который обеспечивает успешную поддержку проекта как в рамках команды проекта, так и внешними организациями.

3. Расчет прочности изгибаемых элементов по нормальным сечениям.

                      Расчет выполняют по предельному состоянию, в котором сопоставляют расчетный момент М, вычисленный при значениях сопротивлений сжатого бетона Rb и растянутой арматуры RSP (предварительно напрягаемой), Rs (ненапрягаемой).

                      Прочность изгибаемого элемента по нормальному сечению рассчитывают, исходя из условия, что момент от внешних нагрузок не превышает сумму моментов внутренних усилий; моменты принимают относительно одной и той же точки

где - площадь бетона сжатой зоны; - расстояние от центра тяжести площади бетона до равнодействующей усилий в арматуре растянутой зоны (Аs +Asp); ; - аналогичные расстояния соответственно от центра тяжести ненапрягаемой и напрягаемой арматуры, расположенной в сжатой зоне (рабочая высота сечения).

Положение границы сжатой зоны определяют из условия равенства нулю суммы проекций всех внутренних усилий в бетоне и в арматуре на ось элемента:

Предполагается, что напрягаемую арматуру применяют классов А-/, А-//, А-///; она имеет физический предел текучести.

Напрягаемую арматуру применяют классов А-IV, Aт-IV, A-V, Aт-V, Aт-VI, Aт-VII, B-II, K-7; она имеет условный придел текучести; в формулах (1) и (2) используют коэффициент условий работы , который учитывает увеличение сопротивления арматуры при деформациях ее за границей условного предела текучести. Коэффициент >1 и вычисляют по зависимости

где  –граничное значение относительной высоты сжатой зоны, соответствующие использованию в сечении полного сопротивления бетона на сжатие и арматуры на растяжение;

при наличии в зоне максимальных изгибающих моментов сварных стыков арматуры классов А-IV и Ат-IV коэффициент работы  не учитывают для арматуры следующих конструкций: эксплуатируемых в агрессивной среде; рассчитываемых на выносливость; армированных высокопрочной проволокой, расположенной вплотную (без зазоров).

                      Значение граничной относительной высоты сжатой зоны устанавливают с учетом прочности бетона, механических свойств арматуры и ее предварительного напряжения по эмпирической зависимости:

    (4)

где  - для арматуры, не имеющей физического предела текучести;  для арматуры с площадкой текучести;  - предварительное напряжение в арматуре, при коэффициенте точности натяжения < 1;  - предельное напряжение в арматуре сжатой зоны.

                      Параметр

     (5)

где

Усилие сжатой зоны сечений путем введения сжатой не напрягаемой арматуры, как правило, не экономично. Оно допускается в некоторых случаях, например при ограниченной высоте сечения элементов. По условиям расчета прочности рассматриваемых элементов  постановка напрягаемой арматуры в сжатой зоне также нецелесообразна. Ее ставят для обеспечения трещиностойкости элементов при их изготовлении, транспортировании и монтаже.

 формулах (1) и (2) напряжение напрягаемой арматуры, расположенной в сжатой зоне, принимают равным, МПа:

     (6)

где 400 – напряжение арматуры, определяемое предельной деформацией бетона на сжатие;  - предварительное напряжение.

 Формулы (1) и (2) применимы при условии, что относительная высота сжатой зоны вычисленное по формуле       (7)
определяется при коэффициенте >1, а             Для элементов из бетона классов нзо и ниже с ненапрягаемой арматурой классов А-I, А-II, А-III и Вр-I при х >

4. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО НАКЛОННЫМ СЕЧЕНИЯМ

Основные расчетные положения. Разрушение железобетонных элементов по наклонным сечениям возможно на участках одновре­менного действия М  и Q под превалирующим влия­нием изгибающего момента или поперечной силы. Причиной образования наклонных трещин явля­ются главные растягивающие напряжения.

   (1)

где Q - поперечная сила, вычисленная при расчетных значениях внешних нагрузок;  - коэффициент; b и h0 - соответственно ширина и рабочая высота прямоугольного сечения или ребра таврового сечения.

Если условие (1) не удовлетворяется, т.е. наклонные тре­щины в элементах могут появиться, прочность по наклонному сече­нию при действии поперечной силы должна быть обеспечена поста­новкой поперечной или наклонной арматуры согласно расчету. При этом прочность по сжатому бетону между наклонными трещинами   элементов   прямоугольного,   таврового   и   подобных   сечений обеспечивается при соблюдении условия

   (2)

Расчетное значение Q принимают в нормальном сечении, распо­ложенном не ближе чем на расстоянии h0 от опоры, коэффици­ент , учитывающий влияние поперечной арматуры, определяют по формуле

При несоблюдении условия (2) необходимо увеличи­вать сечение элемента. Следовательно, когда

  (3)

изгибаемые  элементы  рассчитывают  на  прочность  по  наклонным сечениям.

Для упрощения расчетов полагают, что в соответствии с пре­дельным состоянием вся поперечная и наклонная арматура дости­гает расчетного сопротивления Rsw. Часть поперечной силы Qb восприни­мается сжатой зоной элемента; продольная арматура сжатой зоны не может оказать значительного сопротивления поперечной силе, т. е. она в наклонных трещи­нах не может существенно увеличить сопротивление этой зоны; предварительное напряжение элемента пога­шено, и вся ненапрягаемая и предварительно напряжен­ная арматура работает с полным сопротивлением.

При таких предпосылках условие прочности элемента по наклонным сечениям за­писывается в виде сопротив­ления расчетной поперечной силе Q, действующей по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения, и суммы проекций на плоскость, перпен­дикулярную оси элемента, всех внутренних сил, развивающихся в наклонном сечении (рис.2):

   (4) где  - площадь сечения поперечных стержней (хомутов), пересекаемых наклонной трещиной, с учетом их числа в поперечном (элементу) направлении;  - площадь сечения отогнутых стержней, пересекаемых наклонной трещиной, с учетом их числа в поперечном (элементу) направлении;  - угол наклона отогнутых стержней к продольной оси элемента в рассматриваемом наклонном сечении; Qb - поперечное усилие, воспринимаемое бетоном в на­клонном сечении.

В практике, чтобы сократить трудовые затраты, для восприятия поперечной силы чаще применяют армирование поперечными стерж­нями или хомутами (без наклонных стержней) несмотря на то, что наклонные стержни можно расположить по направлению главных растягивающих напряжений.

Прочность элемента по наклонному сечению должна быть обес­печена и на воздействия изгибающего момента М, вычисленного при значениях расчетных нагрузок, который не должен превышать суммы моментов всех внутренних сил в наклонном сечении; за моментную точку удобно принять центр тяжести сжатой зоны эле­мента

  (6) где zs,zsw,zs,inc - расстояния от плоскости расположения соответ­ственно продольной, поперечной и отогнутой арматуры, пересекае­мой наклонным сечением, до указанной моментной точки.

При расчете по уравнению (6) для поперечной и наклонной арматуры принимают расчетное сопротивление стали Rs, а не Rsw, поскольку моменты усилий в отогнутых и поперечных стержнях, близко расположенных к моментной точке, мало влияют на конеч­ный результат.

Расчет наклонных сечений на действие момента производят в местах обрыва или отгиба продольной арматуры в пролете, а также в приопорной зоне балок и у свободного края консолей.

Для опорной зоны элементов с продольной арматурой без анке­ров в зоне ее анкеровки расчетное сопротивление продольной арма­туры принимают с коэффициентом условия работы

       (7)

где lx - расстояние от начала зоны передачи напряжения до рас­сматриваемого сечения; 1ап - длина зоны анкеровки.

Разрушение от изгибающего момента менее опасно, и условие прочности по нему (6) во многих случаях удовлетворяется при соблюдении определенных конструктивных требований (без расчета).

Расчет поперечных стержней. Рассмотрим элемент, армирован­ный   продольными и поперечными стержнями (хомутами). Поперечной   силе оказы­вают сопротивление только попе­речные  стержни и бетон сжатой зоны. Условие прочности в на­клонном сечении по поперечной силе выражается    неравенством

                    (8) Для того чтобы обеспечить прочность балки в любом наклон­ном сечении, необходимо опреде­лить минимальное значение , которому соответствует наиболее опасный наклон косой трещины. Формула сопротивления балки поперечной силе может быть преобразована в виде

  (9), где   р - расчетная нагрузка, равномерно распределенная по балке; qsw -  усилие в поперечных стержнях (хомутах), отнесенное к еди­нице длины элемента:

s - расстояние (вдоль элемента) между поперечными стержнями. При одинаковом диаметре поперечных стержней

Минимальное сечение Qwb на основании выражения (9) определится из условия

Отсюда длина проекции c0 расчетного наклонного сечения

                    (13) Подставляя найденное значение с0 в выражение (9) и по­лагая, что наиболее вероятным является расчетное сечение, на­чинающееся у грани опоры (при а=0), получим

                (14) В практике равномерно распределенную нагрузку р в пределах проекции наклонной трещины, уменьшающей рас­четную поперечную силу, учитывают лишь при постоянном присут­ствии этой нагрузки. Во многих случаях нагрузка р в пределах наклонной трещины отсутствует, поэтому расчет Qwb выполняют без учета р.

2. Подбор сечений при обычной и предварительно напряженной арматуре.

Метод расчета прочности сечений изгибаемых элементов -  за основу взята стадия II напряженно-деформированного состояния и приняты следующие допущения: 1) бетон растянутой зоны не работает, растягивающее напряжение воспринимается арматурой; 2) бетой сжатой зоны работает упруго, а зависимость между напряжениями и деформациями линейная согласно закону Гука; 3) нормальные к продольной оси сечения плоские до изгиба остаются плоскими после изгиба, т. е. гипотеза плоских сечений.

Как следствие этих допущений, в бетоне сжатой зоны принимается треугольная эпюра напряжений и постоянное значение отношения модулей упругости материалов v=Es/Eb . Рассматривается приведенное однородное сечение, в котором площадь сечения арматуры As заменяется площадью сечения бетона, равной vAs. напряжения в бетоне и арматуре ограничивались допускаемыми напряжениями, которые устанавливались как некоторые доли временного сопротивления бетона сжатию Об=0,45 R (где R — марка бетона) и предела текучести арматуры as=0,5ay.

Недостаток метода : бетон рассматривается как упругий материал. В действительности распределение напряжений в бетоне по сечению в стадии II не отвечает треугольной эпюре напряжений, а v— число не постоянное, зависящее от значения напряжения в бетоне. Установлено, что действительные напряжения в арматуре меньше вычисленных. Метод  не дает возможности спроектировать конструкцию с заранее заданным коэффициентом запаса и не позволяет определить истинные напряжения в материалах. В ряде случаев приводит к излишнему расходу материалов, требует установки арматуры в бетоне сжатой зоны и др.

Напрягаемая арматура, расположенная в сжатой от действия внешних сил зоне и имеющая сцепление с бетоном, вводится в

 Расчет прямоугольных сечений с арматурой, сосредоточенной у растянутой и сжатой граней элемента (рис 1.),:

; (1)

 R

Рис. 1. Поперечное прямоугольное сечение изгибаемого
железобетонного элемента

— из условия

+ Rsc

Если в растянутой зоне элемента имеется в большом количестве ненапрягаемая арматура с физическим пределом текучести (при RsAs > 0,2RsAsp

Если по формуле х < 0, то прочность сечения проверяется из условия

M

 В целях экономичного использования растянутой арматуры изгибаемые элементы  рекомендуется проектировать так, чтобы

 Продольная арматура S при отсутствии напрягаемой арматуры в сжатой зоне подбирается следующим образом.

Вычисляется значение:

.             (7)

Если (например, принятой из конструктивных соображений) определяется по формуле

, (8)

 При ненапрягаемой арматуре с физическим пределом текучести, когда выполняется условие Rs As > 0,2 Rs Asp , определяются по ненапрягаемой арматуре.